13 ГАЛУЗЕЙ КЛАСИЧНОЇ ТА СУЧАСНОЇ ФІЗИКИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Серед галузей класичної та сучасної фізики ми можемо виділити акустику, оптику чи механіку в найпримітивнішій галузі, а космологію, квантову механіку чи відносність у тих, що мають більш недавнє застосування.

Класична фізика описує теорії, розроблені до 1900 року, а сучасна фізика - події, що відбулися після 1900 року. Класична фізика розглядає матерію та енергію на макромасштабі, не заглиблюючись у складніші дослідження квантів. сучасної фізики.

Макс Планк, один з найважливіших вчених в історії, позначив кінець класичної фізики та початок сучасної фізики з квантовою механікою.

Галузі класичної фізики

1- Акустика

Вухо - це біологічний інструмент бездоганної здатності отримувати певні коливання хвиль і інтерпретувати їх як звук.

Акустика, яка займається вивченням звуку (механічні хвилі в газах, рідинах і твердих тілах), пов'язана з виробництвом, керуванням, передачею, прийманням та впливом звуку.

Акустична технологія включає музику, вивчення геологічних, атмосферних та підводних явищ.

Психоакустика вивчає фізичний вплив звуку на біологічні системи, присутній з моменту, коли Піфагор почув вперше звуки вібруючих струн та молотків, що вражали ковадло в 6 столітті до нашої ери. Але найбільш приголомшливою розробкою в медицині є ультразвукова технологія.

2- Електрика та магнетизм

Електрика і магнетизм походять від єдиної електромагнітної сили. Електромагнетизм - галузь фізичної науки, яка описує взаємодію електрики та магнетизму.

Магнітне поле створюється рухомим електричним струмом, а магнітне поле може індукувати рух зарядів (електричного струму). Правила електромагнетизму також пояснюють геомагнітні та електромагнітні явища, описуючи взаємодію заряджених частинок атомів.

Раніше електромагнетизм переживався на основі впливу блискавки та електромагнітного випромінювання як світлового ефекту.

Магнетизм здавна використовується як основний інструмент навігації за допомогою компаса.

Явище електричних зарядів у спокої було виявлено ще древніми римлянами, які спостерігали за тим, як тертий гребінець притягував частинки. В контексті позитивних і негативних зарядів, як звинувачення відштовхуються, і різні заряди притягують.

Можливо, вам буде цікаво дізнатися більше про цю тему, відкривши для себе 8 типів електромагнітних хвиль та їх характеристики.

3- Механіка

Це пов’язано з поведінкою фізичних тіл, коли вони піддаються силам чи зміщенням, та подальшим впливом тіл у їх оточенні.

На зорі модернізму вчені Джаям, Галілео, Кеплер та Ньютон заклали основи того, що зараз відомо як класична механіка.

Ця піддисципліна стосується руху сил на предмети і частинки, які перебувають у спокої або рухаються зі швидкістю, значно меншою, ніж у світла. Механіка описує природу тіл.

Термін "тіло" включає частинки, снаряди, космічні кораблі, зірки, частини машин, частини твердих тіл, частини рідин (гази та рідини). Частинки - це тіла з малою внутрішньою будовою, які в класичній механіці розглядаються як математичні точки.

Жорсткі тіла мають розмір і форму, але зберігають простоту, близьку до часточки і можуть бути напівжорсткими (пружними, текучими).

4- Механіка рідини

Механіка рідини описує потік рідин і газів. Динаміка рідини - це галузь, з якої виникають такі дисципліни, як аеродинаміка (вивчення повітря та інших газів у русі) та гідродинаміка (вивчення рідин у русі).

Динаміка рідини широко застосовується: для розрахунку сил і моментів у літаках, визначення маси нафтової рідини по трубопроводах, крім прогнозування погодних зразків, стиснення туманностей у моделювання міжзоряного простору та поділу ядерної зброї.

Ця галузь пропонує систематизовану структуру, яка охоплює емпіричні та напівемпіричні закони, що випливають із вимірювання потоку та використовуються для вирішення практичних завдань.

Рішення проблеми динаміки рідини включає розрахунок властивостей рідини, таких як швидкість потоку, тиск, щільність і температура, а також функції простору і часу.

5- Оптика

Оптика стосується властивостей і явищ видимого і невидимого світла і зору. Вивчіть поведінку та властивості світла, включаючи його взаємодію з речовиною, крім побудови відповідних приладів.

Описує поведінку видимого, ультрафіолетового та інфрачервоного світла. Оскільки світло є електромагнітною хвилею, інші форми електромагнітного випромінювання, такі як рентгенівські, мікрохвильові та радіохвилі, мають подібні властивості.

Ця галузь є актуальною для багатьох суміжних дисциплін, таких як астрономія, інженерія, фотографія та медицина (офтальмологія та оптометрія). Його практичне застосування полягає в різних предметах та технологіях повсякденного життя, включаючи дзеркала, лінзи, телескопи, мікроскопи, лазери та оптоволокни.

6- Термодинаміка

Галузь фізики, яка вивчає вплив роботи, тепла та енергії в системі. Він народився в 19 столітті з появою парової машини. Він стосується лише масштабного спостереження та реагування наглядової та вимірюваної системи.

Маломасштабні газові взаємодії описуються кінетичною теорією газів. Методи доповнюють один одного і пояснюються термодинамікою або кінетичною теорією.

Закони термодинаміки такі:

• Закон про ентальпію : пов'язує різні форми кінетичної та потенційної енергії в системі з роботою, яку може виконувати система, плюс передачу тепла.
• Це призводить до другого закону та до визначення іншої змінної стану, яка називається законом ентропії .
• Нульовий закон визначає великомасштабне термодинамічна рівновага, температури , на відміну від визначення малого пов'язаного з кінетичної енергією молекул.

Галузі сучасної фізики

7- Космологія

Це вивчення структур і динаміки Всесвіту в більш широких масштабах. Дослідіть його походження, структуру, еволюцію та кінцеве призначення.

Космологія, як наука, виникла за принципом Коперника - небесні тіла підкоряються фізичним законам, ідентичним законам Землі - і ньютонівській механіці, що дозволило нам зрозуміти ці фізичні закони.

Фізична космологія почалася в 1915 р. З розвитком загальної теорії відносності Ейнштейна, після якої відбулися великі спостережливі відкриття в 1920-х роках.

Драматичний прогрес спостережної космології з 1990-х років, включаючи космічний мікрохвильовий фон, далекі наднови та повстання червоного зміщення галактики, призвів до розробки стандартної моделі космології.

Ця модель дотримується вмісту великої кількості темної матерії та темних енергій, що містяться у Всесвіті, природа яких ще недостатньо визначена.

8- Квантова механіка

Галузь фізики, яка вивчає поведінку речовини і світла в атомному та субатомному масштабі. Його мета - описати та пояснити властивості молекул та атомів та їх компонентів: електронів, протонів, нейтронів та інших більш езотеричних частинок, таких як кварки та глюони.

Ці властивості включають взаємодію частинок між собою та з електромагнітним випромінюванням (світлом, рентгенівськими та гамма-променями).

Багато вчених сприяли створенню трьох революційних принципів, які поступово отримали визнання та експериментальну перевірку між 1900 та 1930 роками.

• Кількісно визначені властивості . Положення, швидкість і колір іноді можуть виникати лише в певних кількостях (наприклад, натискання номера за номером). Це на відміну від концепції класичної механіки, яка говорить про те, що такі властивості повинні існувати на плоскому безперервному спектрі. Щоб описати думку про те, що деякі властивості клацають, вчені придумали кількісне визначення дієслова.
• Легкі частинки . Вчені спростували 200 років експериментів, постулюючи, що світло може вести себе як частинка, а не завжди "як хвилі / хвилі в озері".
• Хвилі матерії . Матерія також може вести себе як хвиля. Це демонструється 30-річними експериментами, які стверджують, що речовина (наприклад, електрони) може існувати як частинки.

9- Відносність

Ця теорія охоплює дві теорії Альберта Ейнштейна: особливу відносність, яка застосовується до елементарних частинок та їх взаємодій - описуючи всі фізичні явища, крім гравітації, та загальну відносність, що пояснює закон гравітації та її зв’язок з іншими силами природи.

Це стосується космології, астрофізики та астрономії. Відносність перетворила постулати фізики та астрономії у 20 столітті, проганяючи 200 років ньютонівської теорії.

Він представив такі поняття, як просторний час як єдине ціле, відносність одночасності, кінематичне та гравітаційне розширення часу та скорочення довготи.

У галузі фізики він удосконалив науку про елементарних частинках та їх фундаментальних взаємодіях, поряд із інавгурацією ядерної доби.

Космологія та астрофізика передбачили надзвичайні астрономічні явища, такі як нейтронні зірки, чорні діри та гравітаційні хвилі.

10-ядерна фізика

Це поле фізики, яке вивчає атомне ядро, його взаємодію з іншими атомами та частинками та його складовими.

11-Біофізика

Формально це галузь біології, хоча вона тісно пов'язана з фізикою, оскільки вивчає біологію з фізичними принципами та методами.

12-Астрофізика

Формально це галузь астрономії, хоча тісно пов’язана з фізикою, оскільки вивчає фізику зірок, їх склад, еволюцію та будову.

13-Геофізика

Це галузь географії, хоча вона тісно пов'язана з фізикою, оскільки вивчає Землю методами та принципами фізики.

Приклади досліджень з кожної галузі

1- Акустика: дослідження UNAM

Акустична лабораторія кафедри фізики факультету наук УНАМ проводить спеціалізовані дослідження з розробки та впровадження методик, що дозволяють вивчати акустичні явища.

Найбільш поширені експерименти включають різні середовища з різними фізичними структурами. Ці середовища можуть бути рідинами, вітровими тунелями або використовувати надзвуковий струмінь.

Розслідування, яке зараз проводиться в UNAM, - це частотний спектр гітари, залежно від місця її удару. Акустичні сигнали, які випромінюють дельфіни, також вивчаються (Forgach, 2017).

2- Електрика та магнетизм: вплив магнітних полів на біологічні системи

Районний університет імені Франциско Хосе Кальдас проводить дослідження впливу магнітних полів на біологічні системи. Все це для того, щоб виявити всі попередні дослідження, які були зроблені з цього питання, та видати нові знання.

Дослідження показують, що магнітне поле Землі є постійним і динамічним, з чергуванням періодів як високої, так і низької інтенсивності.

Вони також говорять про види, які залежать від конфігурації цього магнітного поля, щоб орієнтуватися, наприклад, бджіл, мурах, лосось, китів, акул, дельфінів, метеликів, черепах, серед інших (Fuentes, 2004).

3- Механіка: людське тіло і нульова гравітація

Понад 50 років NASA проводила дослідження впливу нульової сили тяжіння на організм людини.

Ці дослідження дозволили багатьом космонавтам безпечно пересуватися на Місяці або прожити більше року на Міжнародній космічній станції.

Дослідження NASA аналізує механічний вплив, який має нульова гравітація на організм, з метою їх зменшення та забезпечення того, щоб космонавти могли бути відправлені у більш віддалені місця Сонячної системи (Strickland & Crane, 2016).

4- Механіка рідини: ефект Лейденфроза

Ефект Лейденфроза - явище, яке відбувається, коли крапля рідини доторкається до гарячої поверхні, при температурі, що перевищує температуру кипіння.

Докторанти університету в Льєжі створили експеримент, щоб з'ясувати вплив сили тяжіння на час випаровування рідини та її поведінку під час цього процесу.

Поверхня спочатку нагрівалася і нахилялася при необхідності. Використовувані краплі води відстежували за допомогою інфрачервоного світла, що активували сервомотори щоразу, коли вони віддалялися від центру поверхні (Research and Science, 2015).

5- Оптика: спостереження Ріттера

Йоганн Вільгельм Ріттер був німецьким фармацевтом і вченим, який проводив численні медичні та наукові експерименти. Серед його найпомітніших вкладів у сферу оптики - відкриття ультрафіолету.

Ріттер грунтувався на своєму дослідженні на відкритті Вільям Гершелем інфрачервоного світла у 1800 році, таким чином визначивши, що існування невидимих ​​вогнів можливе, і провів експерименти з хлоридом срібла та різними світловими променями (Cool Cosmos, 2017) .

6- Термодинаміка: термодинамічна сонячна енергія в Латинській Америці

Це дослідження зосереджене на дослідженні альтернативних джерел енергії та тепла, таких як сонячна енергія, що мають головний інтерес термодинамічна проекція сонячної енергії як стійкого джерела енергії (Bernardelli, 201).

Для цього навчальний документ поділяється на п’ять категорій:

1- Сонячне випромінювання та розподіл енергії на земній поверхні.

2- Використання сонячної енергії.

3- Передумови та еволюція використання сонячної енергії.

4- Термодинамічні установки та типи.

5- Тематичні дослідження в Бразилії, Чилі та Мексиці.

7- Космологія: Огляд темної енергії

Дослідження темної енергії або дослідження темної енергії - це наукове дослідження, проведене в 2015 році, основною метою якого було вимірювання масштабної структури Всесвіту.

Завдяки цьому дослідженню спектр був відкритий для численних космологічних розслідувань, які прагнуть визначити кількість темної речовини, наявної у поточному Всесвіті, та її поширення.

З іншого боку, результати, отримані DES, суперечать традиційним теоріям про космос, опублікованим після космічної місії Планка, що фінансується Європейським космічним агентством.

Це дослідження підтвердило теорію про те, що в даний час Всесвіт складається з 26% темної речовини.

Були також розроблені карти позиціонування, які точно вимірювали структуру 26 мільйонів віддалених галактик (Bernardo, 2017).

8- Квантова механіка: теорія інформації та квантові обчислення

Це дослідження спрямоване на вивчення двох нових галузей науки, таких як інформація та квантові обчислення. Обидві теорії є основними для просування телекомунікаційних пристроїв та пристроїв обробки інформації.

У цьому дослідженні представлений сучасний стан квантових обчислень, підкріплений успіхами Групи квантових обчислень (GQC) (Лопес), закладом, присвяченим веденню переговорів та генеруванню знань з цього питання на основі першого. Постулати Тьюрінга щодо обчислень.

9- Відносність: експеримент Ікара

Експериментальне дослідження Ікара, проведене в лабораторії Гран Сассо, Італія, принесло заспокоєння в науковий світ, підтвердивши, що теорія відносності Ейнштейна правдива.

Це дослідження вимірювало швидкість семи нейтрино за допомогою світлового променя, наданого Європейським центром ядерних досліджень (CERN), зробивши висновок, що нейтрино не перевищує швидкість світла, як це було зроблено в минулих експериментах тієї ж лабораторії.

Ці результати були протилежними результатам, отриманим у попередніх експериментах CERN, який у попередні роки дійшов висновку, що нейтрино проїхав на 730 кілометрів швидше, ніж світло.

Мабуть, висновок, який раніше давав CERN, був пов'язаний з поганим з’єднанням GPS під час проведення експерименту (El tiempo, 2012).

Список літератури

1. Чим класична фізика відрізняється від сучасної фізики? Відновлено на reference.com.
2. Електрика та магнетизм. Світ про земну науку. Авторські права 2003, The Gale Group, Inc. Отримано на encyclopedia.com.
3. Механіка. Відновлено на wikipedia.org.
4. Динаміка рідини. Відновлено на wikipedia.org.
5. Оптика. Визначення. Відновлено на слові.com.
6. Оптика. Енциклопедія науки та техніки Макграу-Хілл (5-е видання). McGraw-Hill. 1993 рік.
7. Оптика. Відновлено на wikipedia.org.
8. Що таке термодинаміка? Відновлено на сайті grc.nasa.gov.
9. Ейнштейн А. (1916). Відносність: спеціальна та загальна теорія. Відновлено на wikipedia.org.
10. Вілл, Кліффорд М (2010). "Відносність". Мультимедійна енциклопедія Грольєра. Відновлено на wikipedia.org.
11. Які докази Великого вибуху? Відновлено на сайті astro.ucla.edu.
12. Планк розкриває і майже досконалий Всесвіт. Відновлено в esa.int.